CFRP加固钢筋混凝土板爆炸冲击作用下动力响应分析的数值模拟

运用LS-DYNA非线性有限元软件,建立分离式钢筋混凝土板及CFRP防护材料的三维有限元模型,使用罚函数法实现钢筋-混凝土-CFRP材料的非线性耦合作用;采用ALE多物质流-固耦合算法对比分析普通钢筋混凝土板和外贴CFRP材料的钢筋混凝土板在爆炸冲击荷载作用下的动力响应特性,研究CFRP材料在爆炸荷载作用下对于钢筋混凝土板的防护机理,对比分析CFRP外贴材料厚度、CFPR外贴材料形式对钢筋混凝土板的动态响应的影响,并通过现有试验成果证明了数值模拟的可靠性。研究结果表明,CFRP材料起到的作用更多是增强钢筋混凝土结构的整体性,而不是降低高压冲击波对于混凝土结构的损伤效应,外贴CFRP条带可以明显延缓混凝土裂缝的发展趋势,延缓结构的破坏时间。CFRP材料真正发挥其作用是在混凝土裂缝扩展的后期,并且CFRP外贴材料越厚,在爆炸冲击荷载作用下,这种抵抗混凝土区域裂缝扩展的效果越明显。不同外贴形式的CFRP材料对钢筋混凝土板的影响具有差异性,中间加密型的防护效果最好、均匀分布型防护效果次之、边缘加密型的防护效果相对较差。研究结果可以为钢筋混凝土结构抗爆设计提供参考依据。